SEMINARSKI RAD

AUTOMATIZACIJA LJEVAONICA

KALUPNE LINIJE

STUDENTI: MENTOR:

LEON VLADIĆ dr.sc. IVAN BUDIĆ DAMJAN STRSOGLAVECFILIP STRSOGLAVEC

SADRŽAJ

UVOD

KARAKTERISTIKE KALUPNE MJEŠAVINE

Kalupna mješavina se sastoji od osnovnog materijala, veziva i dodatka. Kalupna mješavina

mora imati zahtijevana tehnološka svojstva koja se dobivaju kombinacijama osnovnog

materijala i veziva.

Osnovni materijal kalupa

Osnovni materijal čini najveći udio kalupne mješavine, a mehanička i tehnološka svojstva se

postižu dodavanjem odgovarajućeg veziva.

Osnovni materijal mora ispunjavati različite tehnološke zahtjeve. Mora biti otporan pri

visokim temperaturama, odgovarajuće zrnatosti (0,1….0,5 mm). Treba biti višekratno

upotrebljiv i jeftin. Takvi zahtjevi su razlog vrlo široke upotrebe kremenog ili kvarcnog

pijeska kao osnovnog materijala. Ekonomske prednosti se nalaze u činjenici da u prirodi

postoje nalazišta kremenog pijeska odgovarajuće zrnatosti. Nepovoljno svojstvo kremenog

pijeska je njegova alotropska modifikacija pri temperaturi od 560….580 °C (uz zamjetno

povećanje volumena) i mala toplinska vodljivost. Ova dva nedostatk mogu uzrokovati

značajne greške na odljevcima. Uz kremeni pijesak u ljevarstvu se također koriste cirkonski,

kromitni, olivinski i silimanitni pijesci.

Veziva

Traženi tehnološki zahtjevi za osnovni materijal vrijede i za veziva. Veziva daju kalupu

potrebna mehanička svojstva. Razlikujemo ih ovisno o tome postižemo li mehanička svojstva

sabijanjem kalupne mješavine kao kod veziva koja vezuju fizikalnim silama, ili se vezivanje

postiže kemijskom reakcijom veziva, gdje sabijanje nije potrebno. Veziva koja vezuju

fizikalnim silama višestruko su upotrebljiva u postupku kalupljenja, dok su veziva koja vezuju

kemijskom reakcijom jednokratna tj. Svaki put kod izrade kalupne mješavine moramo dodati

novo vezivo.

Veziva se općenito dijele na anorganska (glina, cement, vodeno staklo) i organska( fenolne i

furanske smole). Podjela veziva na organska i anorganska ima određeno tehnološko značenje.

Tehnološki se od kalupa traži da ima što je moguće bolja mehanička svojstva za vrijeme

manipulacije kalupom, za vrijeme ulijevanja litine i ispunjavanja kalupne šupljine litinom,

kako ne bi došlo do odrona kalupa, erozije i kako bi odljevak imao što točnije dimenzije.

Organsko vezivo daje kalupu vrlo dobra mehanička svojstva, a nakon ulijevanja, kao i sve

organske tvari, izgori na višim temperaturama. U dijelu kalupa oko i unutar odljevka (jezgre)

mehanička svojstva opadnu, pa je istresanje vrlo lako.

Gline

Gline su jedno od veziva koja vezuju fizikalnim silama. One su najraširenije vezivo u

ljevarstvu za izradu kalupnih mješina. Razlikujemo kaolinsku (običnu) i montmorilonitnu

(bentonitnu) glinu. Bentonitna glina vulkanskog je podrijetla.

Cement

Cement je praškasto vezivo koje stvrdnjava na zraku uz dodatak vode. Proizvodi se pečenjem

vapnenca, pijeska i gline.

Vodeno staklo

Najpoznatije anorgansko silikatno vezivo je vodena otopina natrijevog silikata. Ima nestabilnu

kemijsku vezu i rijetko se upotrebljava kao vezivo bez dodataka.

Organska veziva

Danas se od organskih veziva uglavnom koriste sintetske smole: furanske, fenolne i

karbamide ili urea smole, te njihove kombinacije.

Kalupna mješivana kod kalupnih linija

Kod kalupnih linija priprema kalupne mješavine je automatizirana (mehanizirana). Priprema

kalupne mješavina započinje istresanjem kalupa, nakon čega se transportira do

homogenizatora u kojem se ujednačuje vlažnost i temperatura. Nakon toga se mješavina hladi,

a zatim magnetno odvajaju potencijalno prisutne metalne čestice. Na kraju se mješavina

transportira u poseban spremnik upotrijebljene kalupne mješavine. Kalupna mješavina

priprema se u miješalicama miješanjem osnovnog materijala ( najčešće kremenog pijeska) s

vezivom i dodacima, uz dodatak upotrijebljene kalupne mješavine. Mješalice se sastoje od

bubnja u kojem se miješa smjesa pomoću različitih valjaka, lopatica ili rotora. Kombiniranjem

tih elemenata nastaju različiti tipovi miješalica. Izbor tipa mješalice uglavnom ovisi o vrsti

veziva.

Prema načinu vezivanja kremenih zrna razlikuju se veziva koja vezuju fizikalnim silama

(bentonitna glina) i veziva koja vezuju kemijskom reakcijom (ulja, silikatna veziva, smole).

Za glinena veziva (bentonit), upotrebljavaju se miješalice s valjcima, a za uljna i silikatna

veziva miješalice s lopaticama.

Veziva koja očvršćuju u hladnom stanju (npr. furanske smole), imaju kratki vijek

iskoristivosti mješavine. Da bi im se produžio vijek iskoristivosti, u mješavinu se dodaje

katalizator. Za miješanje takve mješavine služe jednokanalne vijčane miješalice. Za brzo

očvrstive mješavine koje imaju još kraći vijek iskoristivosti, upotrebljavaju se dvokalne

miješalice s dvostupnjevitim miješanjem. Tada se u jednom kanalu miješa pijesak s vezivom,

a u drugome pijesak s katalizatorom, da bi se zatim u sekundarnoj miješalici sve izmiješalo

zajedno.

JEDNOKRATNI KALUPI

Kalup je alat kojim oblikujemo odljevak. Razlikujemo stalne i jednokratne kalupe. Kod

lijeva u jednokratne kalupe za izradu svakog pojedinog odljevka moramo svaki puta izraditi

novi kalup koji se uništava pri vađenju odljevka iz kalupa. Trajni kalup se izrađuje od

postojanog materijala te koristi za izradu većeg broja odljevaka (u nekim slučajevima i preko

100 000). Prema tome, za serijsku proizvodnju su nepogodni postupci s jednokratnim

kalupom a pogodni postupci s trajnim kalupom.

Po specifičnostima provedbe postupaka razlikuju se:

Izbor stalnog ili jednokratnog kalupa zavisi o tehnološkim i ekonomskim kriterijima, od kojih

su najznačajniji vrsta legure koju lijevamo i veličina serije. Odljevci od legura višeg tališta

(npr. sivi, čelični, legirani lijev), lijevaju se u jednokratne kalupe. Najviše odljevaka lijeva se

u jednokratne kalupe.

U ukupnoj količini danas proizvođenih odljevaka sudjeluju postupci lijevanja sa:

Tablica T-02.1 Zastupljenost postupaka lijevanja

Postupak zastupljenost, %lijevanje u pješčane kalupe 60lijevanje u kokile 11tlačno lijevanje 9precizno lijevanje 7centrifugalno lijevanje 7lijevanje u školjkasti kalup 6

Materijal od kojeg se izrađuje jednokratni kalup naziva se kalupna mješavina, a izrada

jednokratnih kalupa naziva se kalupljenje. Da bismo unutar kalupa izradili kalupnu šupljinu

koja odgovara obliku odljevka, trebamo posebnu napravu izrađena na osnovi crteža odljevka,

a naziva se model.

Kalupljenje

Jednokratni kalupi se izrađuju u dvije operacije. Najprije se vrši nasipavanje kalupne

mješavine i popunjavanje prostora iznad modela, a zatim sabijanje koje kalupu daje potrebna

mehanička svojstva. U pravilu su kalupi dvodijelni.

Slika S-02.8 Dijelovi kalupa na modelnoj ploči

Na modelne ploče se postavljaju: dijelovi modela i

dio elemenata ulijevnog sustava, dok se dio elemenata ulijevnog sustava, nakon ispunjavanja kalupnika s pijeskom, isijeca iz kalupa (S-02.9).

Slika S-02.9 Isijecanje dijelova kalupa

Prije sklapanja gornje i donje polovice dvodijelnog kalupa, u šupljine modela ulažu se jezgre kako bi se oblikovale šupljine u odljevku (S-02.10).

Slika S-02.10 Kalup, jezgra i odljevak Po potrebi, jezgra se fiksira pogodnim ulošcima (S-02.11).

Slika S-02.11 Ulošci jezgre u kalupnoj šupljini

http://www.thewfo.com/uploads/meltshop_auto_systems.pdf

In industry, companies that embrace automation generally gain the competitiveadvantage over companies that rely on manual labor. Few companies, however, can become fully automated overnight since some manual operations may be difficult toautomate and the capital investment required may need to be made over time. Thismeans that company’s strategy for adopting automation ultimately will determine itscompetitive position.In the castings industry, automation is well established in the melt shop, on themolding line and in the shakeout area, but it is rare in the cleanup room, one of thelargest users of manpower in foundries today. Automated systems typically are more precise, more repeatable, and better able to control a broad range of other quality-related functions. In China, for example, foundries are automating at a rapid pace, not to reduce labor, but as a way to enhance casting quality. It has proven to be an effective strategy for matching the qualitative advantages enjoyed by in foundries in Japan,Korea and the West

Molding line automation and automatic pouringthe automated molding machine was the first form of modernautomation to change the face of foundries. It immediately made floor moldingobsolete for most applications. It also created the need for supporting automation inrelated operations, such as, sand systems, core making, pouring, shakeout and inmelting, due to increased need for molten metal.

Molding machinesToday’s fastest molding machines on sand lines are able to produce close to 500molds per hour. They are supported by core making machines, core insertionequipment, high volume sand systems and automated shakeout equipment. Patternsare created in hours rather than weeks using rapid prototyping systems and molddesign is optimized by sophisticated metal flow and solidification software. However,all of this would be useless without the ability to fill these molds with molten metalquickly and accurately.Automatic pouringWith modern sand molding machines producing as many as 500 molds per hour, thisvolume of molds cannot be poured by hand. So automated pouring is the obviousanswer. The systems that brought true automation to the sand mold pouring process are based on electro-optical control. These systems provide real-time feedback to thepouring servomechanism, allowing it to maintain the optimal pouring profile as themold fills. They also allow the system to respond to changes in sprue cup locationand shape and compensate for all process changes. Today’s automatic pouringsystems can operate without operator intervention, produce precisely repeatablepours, reduce under pours and over pours and are able to keep pace with the fastestsand molding machines

http://www.kuettner.de/WFC2004-Mechanization_of_Foundries.pdf